Sistema de leitura de sensores de temperatura obtidos através de tecnologia de impressão

Abstract

Na última década notou-se uma evolução significativa da tecnologia a nível da sensorização, relacionado com o surgimento de novos materiais e técnicas de produção de sensores, aumento da sua precisão, diminuição das suas dimensões e redução dos custos de fabrico. Este avanço fez com que os sensores passassem a ser um elemento do dia-a-dia, não só em sistemas estáticos mas também em dispositivos móveis e de baixos níveis de consumo energético. Nesta dissertação é desenvolvida uma matriz de sensores térmicos para ser aplicada numa prótese transfemural, com o objetivo de medir o perfil térmico no contato prótese/corpo humano. Para que possa cumprir este fim, os sensores terão de apresentar elevada flexíbilidade, deixando logo assim de parte sensores rígidos ou mesmo os produzidos em silício com substratos em filmes finos, visto que, estes apesar de flexíveis, acabariam por se deteriorar com o constante movimento. Desta forma os sensores escolhidos são de base polimérica e aplicados através de tecnologias de impressão, devido ao seu baixo custo, elevada flexibilidade e fácil produção. É também desenvolvido todo o sistema eletrónico, de reduzidas dimensões, responsável pela aquisição de dados da matriz de sensores. Este sistema será adaptável a vários tipos de sensores resistivos e tem como função realizar os processos de multiplexagem dos sensores, filtragem e amplificação do sinal, processamento de dados e envio destes através de comunicação serial. Posteriormente, foi desenvolvido um software de computador que garante a aquisição dos dados enviados pelo sistema de leitura, permite a visualização em tempo real dos seus valores e imprime um gráfico com as curvas de valores de cada um dos sensores. Por fim, o sistema foi sujeito a testes, com diferentes sensores e cargas resistivas, mostrando os resultados obtidos a utilidade e bom funcionamento do sistema.

A significant evolution of sensor technology was noticed on the last decade, with the appearing of new sensor materials and production techniques, increasing precision and reduction of the production costs. This advance allowed a widespread use of sensors, not only in static products, but also, in mobile devices with low energy consumption. In this dissertation, a thermal sensor matrix was developed, to be applied in a leg prosthesis, measuring the thermal profile in the prosthesis/ human contact area. To achieve this goal, the sensors need to be highly flexible, ruling out the possibility of using hard sensors, or silicon thin films that would deteriorate with the constant movement. Thus, polymer based sensors fabricated by printing technologies were selected, due to their low production cost, flexibility and easy production. The electrical system responsible for the acquisition of the matrix thermal sensor data was also designed and fabricated. This system will automatically adapt to different printed resistance sensors and will allow sensor selection, filtering, signal amplification, data processing and serial communication. Finally, a computer software was developed, to receive the information sent by the sensor acquisition system, allowing real time visualisation of the sensor values and obtain the sensor data in a graphical plot. The system was tested with various sensors and resistive charges, demonstrating the proper performance of the system.